چندین مشکل کلیدی در پمپ دنده خارجی

ساخته شده در 2025.05.17

چندین مشکل کلیدی در پمپ دنده خارجی

الف. ضریب همپوشانی (درجه) e از درگیری دنده‌ها باید بزرگتر از 1 باشد، به این معنی که حداقل دو جفت دندانه دنده باید همزمان درگیر شوند. بنابراین، بخشی از روغن در بین حفره بسته‌ای که توسط دو جفت دندانه دنده تشکیل شده است، محبوس می‌شود که به آن منطقه روغن محبوس نیز گفته می‌شود. منطقه روغن محبوس به حفره‌های روغن با فشار بالا و پایین پمپ متصل نیست و با چرخش دنده تغییر می‌کند، همانطور که در شکل C نشان داده شده است. از شکل C (الف) تا شکل C (ب)، حجم منطقه روغن محبوس V به تدریج کاهش می‌یابد؛ از شکل C (ب) تا شکل C (ج)، حجم منطقه روغن محبوس V به تدریج افزایش می‌یابد. کاهش حجم روغن محبوس باعث می‌شود روغن محبوس فشرده شده و از طریق شکاف سرریز شود، که نه تنها فشار بالا تولید می‌کند، بلکه باعث می‌شود محور محرک پمپ و محور بار اضافی دوره‌ای را تحمل کنند، بلکه همچنین باعث گرم شدن روغن می‌شود؛ هنگامی که حجم روغن محبوس از کوچک به بزرگ تغییر می‌کند، به دلیل عدم تأمین روغن، خلاء محلی و کاویتاسیون ایجاد می‌شود که باعث کاویتاسیون و لرزش و نویز شدید می‌شود. شکل B منحنی تغییر حجم روغن محبوس را نشان می‌دهد. مشکل روغن محبوس نه تنها بر کیفیت کار پمپ دنده‌ای تأثیر می‌گذارد،

این همچنین می‌تواند عمر سرویس آن را کوتاه کند.

اقدام مشترک برای حل مشکل روغن محبوس، ایجاد شیارهای تخلیه (شیارها) متناسب با ناحیه روغن محبوس بر روی سطح داخلی پوشش‌های جلو و عقب پمپ است. علاوه بر ساختار مستطیلی دوگانه که به طور متقارن نسبت به خط مرکز دنده قرار گرفته است (شکل C)، همچنین شیار تخلیه دوگانه دایره‌ای که به طور متقارن نسبت به خط مرکز دنده قرار دارد [شکل D (الف)] و شیار تخلیه برش دوگانه مایل [شکل C (ب)] و شیار تخلیه نازک که به طور متقارن نسبت به خط مرکز دنده قرار دارد [شکل D (ج)] وجود دارد. ویژگی‌ها متفاوت است، اما اصل تخلیه یکسان است، یعنی با فرض اینکه حفره‌های فشار بالا و پایین به یکدیگر متصل نیستند، ناحیه روغن محبوس در هنگام کاهش حجم با حفره فشار بالا (پورت فشار روغن) متصل می‌شود و در هنگام افزایش حجم با حفره فشار پایین (پورت مکش روغن) متصل می‌شود. به عنوان مثال، خط چین دوگانه در شکل C یک شیار تخلیه مستطیلی دوگانه متقارن را نشان می‌دهد. زمانی که حجم ناحیه روغن محبوس کاهش می‌یابد، از طریق شیار تخلیه در سمت چپ با حفره فشار روغن متصل می‌شود [شکل C (الف)] و زمانی که حجم افزایش می‌یابد، از طریق شیار تخلیه در سمت راست با حفره مکش روغن متصل می‌شود [شکل C (ج)].

به منظور اطمینان از اثر تخلیه بهتر و جلوگیری از مکش روغن و برخورد ناحیه فشار، اندازه شیار تخلیه (مانند عرض و عمق شیار تخلیه مستطیلی یا قطر و عمق شیار تخلیه دایره‌ای) و فاصله بین دو شیار تخلیه باید مناسب باشد. به طور کلی، دو شیار تخلیه پمپ دنده‌ای معمولاً به ناحیه مکش روغن جابجا شده و به صورت نامتقارن باز می‌شوند. همانطور که در شکل e نشان داده شده است، فاصله a (حداقل حجم مرده بسته) بین دو شیار باید اطمینان حاصل کند که حفره مکش روغن و حفره فشار روغن در هر زمان نمی‌توانند با یکدیگر برخورد کنند. برای دنده استاندارد اینولوت با مدول m (زاویه فشار دایره تقسیم a)، a = 2.78m. هنگامی که شیار تخلیه نامتقارن است، باید اطمینان حاصل شود که B = 0.8m در سمت حفره فشار روغن. عرض شیار Cmin > 2.5m و عمق شیار h ≥ 0.8m.

ب. مانع اصلی پمپ دنده‌ای با فشار بالا این است که راه‌های نشت زیادی وجود دارد و حل آن با اقدامات آب‌بندی آسان نیست. سه راه اصلی نشت در پمپ دنده‌ای خارجی وجود دارد: فاصله محوری بین دو طرف دنده و پوشش انتهایی؛ فاصله شعاعی بین سوراخ داخلی پوسته و دایره خارجی دنده؛ فاصله هم‌پوشانی سطح دندانه‌های دو دنده. فاصله محوری بیشترین تأثیر را بر نشت دارد، زیرا مساحت نشت بزرگ و مسیر نشت کوتاه است. نشت می‌تواند 75% ~ 80% از کل نشت را تشکیل دهد. هرچه فاصله محوری بزرگتر باشد، نشت بزرگتر خواهد بود که باعث می‌شود کارایی حجمی خیلی پایین بیاید؛ اگر فاصله خیلی کوچک باشد، تلفات اصطکاک مکانیکی بین سطح انتهایی دنده و پوشش انتهایی پمپ افزایش می‌یابد که کارایی مکانیکی پمپ را کاهش می‌دهد.

راه حل مشکل نشت، انتخاب فاصله مناسب برای کنترل است: به طور کلی، فاصله محوری در 0.03 ~ 0.04 میلی‌متر کنترل می‌شود؛ فاصله شعاعی در 0.13 ~ 0.16 میلی‌متر کنترل می‌شود. در پمپ‌های دنده‌ای با فشار متوسط و فشار بالا، معمولاً از روش جبران خودکار فاصله محوری برای کاهش نشت و بهبود کارایی حجمی پمپ استفاده می‌شود. جبران خودکار فاصله محوری معمولاً به این صورت است که یک آستین شفت شناور (صفحه جانبی شناور) یا صفحه جانبی الاستیک بین پوشش‌های جلویی و پشتی پمپ اضافه می‌شود تا تحت تأثیر فشار هیدرولیک، سطح انتهایی دنده فشرده شود و به این ترتیب نشت از طریق سطح انتهایی در پمپ کاهش یابد و هدف افزایش فشار محقق شود. آستین شفت شناور می‌تواند در هر زمان پس از سایش تعویض شود.

اصل جبران خودکار خلا axial در شکل F نشان داده شده است. دو چرخ دنده در هم قفل شده توسط بلبرینگ‌های لغزشی یا بلبرینگ‌های غلتکی در آستین‌های محور جلو و عقب 4 و 2 پشتیبانی می‌شوند، که می‌توانند به صورت محوری در محفظه 1 شناور باشند. روغن تحت فشار از محفظه روغن تحت فشار به انتهای خارجی آستین شفت هدایت می‌شود و بر روی ناحیه A1 با شکل و اندازه معین عمل می‌کند. نیروی حاصل از فشار هیدرولیک F1 = a1pg است، که آستین شفت را به سطح انتهایی چرخ دنده فشار می‌دهد و اندازه آن متناسب با فشار کاری خروجی PG پمپ است.

فشار هیدرولیکی بر روی سطح انتهایی دنده بر روی سطح انتهایی داخلی آستین شفت عمل می‌کند و یک نیروی معکوس بر روی ناحیه معادل A2 ایجاد می‌کند که همچنین متناسب با فشار کاری است، یعنی FF = a2pm (PM فشار متوسطی است که بر روی A2 عمل می‌کند).

زمانی که پمپ روشن می‌شود، آستین شفت شناور تحت تأثیر عنصر الاستیک (حلقه آب‌بندی لاستیکی یا فنر) به نزدیک سطح انتهایی دنده قرار می‌گیرد تا از آب‌بندی اطمینان حاصل شود.

به منظور اطمینان از اینکه آستین شفت می‌تواند به طور خودکار به سطح انتهایی دنده تحت فشارهای کاری مختلف بچسبد و پس از سایش به طور خودکار جبران کند، نیروی فشار FY (= ft) باید تنظیم شود +F1) بزرگتر از نیروی عقب‌نشینی FF باشد، اما اجازه داده نمی‌شود که FY خیلی بیشتر از FF باشد. نسبت نیروی فشار به نیروی عقب‌نشینی FY / FF به ارزش [PV] آستین شفت و مواد دنده و کارایی مکانیکی بستگی دارد، یعنی به منظور کاهش اتلاف اصطکاک، ارزش نیروی فشار باقی‌مانده (FY FF) نباید خیلی بزرگ باشد، تا اطمینان حاصل شود که فیلم روغن مناسبی بین آستین شفت و دنده تشکیل می‌شود که به بهبود کارایی حجمی و کارایی مکانیکی کمک می‌کند. عمومی

Fy/Ff=1.0～1.2                         (2-1)

علاوه بر این، لازم است اطمینان حاصل شود که خطوط عمل نیروی فشاری و نیروی معکوس هم‌راستا باشند، در غیر این صورت گشتاور تولید خواهد شد که باعث کج شدن آستین شفت و افزایش نشت می‌شود.

c. مشکل نیروی شعاعی و تدابیر مقابله با آن هنگام کارکرد پمپ دنده، نیروی شعاعی F که بر روی بلبرینگ پمپ دنده عمل می‌کند، از نیروی شعاعی FP که توسط فشار مایع در امتداد محیط دنده تولید می‌شود و نیروی شعاعی ft که توسط درگیری دنده تولید می‌شود، تشکیل شده است، همانطور که در شکل G نشان داده شده است.

زمانی که پمپ دنده‌ای کار می‌کند، در فاصله شعاعی بین دنده و سوراخ داخلی پوسته، توزیع فشار مایع از محفظه مکش روغن به محفظه فشار روغن به تدریج به صورت مرحله‌ای افزایش می‌یابد و منحنی تقریبی توزیع فشار مایع در شکل G نشان داده شده است. نیروی شعاعی FP که توسط فشار مایع بر روی دنده محرک و دنده متحرک تولید می‌شود دقیقاً یکسان است و جهت آن عمودی و به سمت پایین به محفظه مکش روغن است. نیروی شعاعی ft که توسط درگیری دنده‌ها بر روی دنده محرک و دنده متحرک تولید می‌شود تقریباً برابر است، اما جهت آن متفاوت است. بر اساس نیروی شعاعی FP که توسط فشار مایع در اطراف دنده و نیروی شعاعی ft که توسط درگیری دنده‌ها تولید می‌شود، می‌توان فرمول تقریبی محاسبه نیروی حاصل F1 نیروی شعاعی بر روی دنده محرک و نیروی حاصل F2 نیروی شعاعی بر روی دنده متحرک را به دست آورد.

F1=0.75△pBDe                           (2-2)

F2=0.85△pBDe                           (2-3)

Where △ P -- اختلاف فشار بین ورودی و خروجی پمپ دنده‌ای؛

B -- عرض دندان چرخ دنده؛

De -- قطر دایره افزودنی چرخ دنده.

به وضوح، نیروی حاصل F2 از چرخ دنده محرک بزرگتر از F1 چرخ دنده راننده است. بنابراین، زمانی که مشخصات بلبرینگ‌ها در چرخ راننده و چرخ محرک یکسان باشد، بلبرینگ‌های چرخ محرک سریع‌تر ساییده می‌شوند. به منظور برابر یا نزدیک کردن عمر مفید دو بلبرینگ، می‌توان پورت روغن تحت فشار را به سمت با نیروی شعاعی کوچک‌تر جابجا کرد، تا F2 ~ F1 شود.

زیرا نیروی شعاعی نیروی نامتعادل است و هرچه فشار کاری بالاتر باشد، نیروی نامتعادل شعاعی بیشتر خواهد بود. زمانی که این وضعیت جدی باشد، محور دنده تغییر شکل خواهد داد و سمت ورودی مکش روغن پوسته توسط دندان‌های دنده خراشیده خواهد شد. در عین حال، سایش بلبرینگ تسریع خواهد شد و عمر پمپ کاهش خواهد یافت. دو روش رایج برای کاهش نیروی نامتعادل شعاعی وجود دارد.

روش 1: انتخاب معقول مدول دنده m و عرض دندانه b (B / M = 6-10 برای پمپ دنده فشار پایین و B / M = 3-6 برای پمپ دنده فشار متوسط و بالا) می‌تواند نیروی شعاعی را بدون کاهش کارایی حجمی کاهش دهد.

روش ۲: تغییر توزیع فشار در طول محیط، مانند کاهش اندازه پورت روغن فشار پمپ، به طوری که روغن فشار فقط بر روی یک دندان تا دو دندان عمل کند، یا تنظیم شیار روغن (شیار تعادل) بر روی صفحه پوشش یا اطراف آستین شفت برای کاهش نیروی شعاعی. همانطور که در شکل h نشان داده شده است، شیارهای تعادل ۱ و ۲ بر روی صفحه پوشش به ترتیب با محفظه فشار پایین و محفظه فشار بالا متصل هستند تا نیروی شعاعی هیدرولیکی متناسب با محفظه مکش روغن و محفظه فشار روغن را تولید کنند تا نیروی شعاعی را متعادل کنند.

اطلاعات خود را بگذارید و
ما با شما تماس خواهیم گرفت

تلفن

WeChat